JP2000336245A - 半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物および半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温で液状で低粘度で取扱性に優れ、ポット
ライフが長いという従来の液状封止材の利点を失うこと
なく、しかも、半導体の耐湿および耐熱信頼性に優れた
硬化物を得ることができる半導体封止用の液状エポキシ
樹脂組成物を提供する。また、このような液状エポキシ
樹脂組成物を用いて封止してなる半導体装置を提供す
る。 【解決手段】 （Ａ）シアン酸エステル、（Ｂ）エポキ
シ樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）金属キレートおよび
／または金属塩、および（Ｅ）酸無水物を含み、（Ａ）
成分および（Ｂ）成分の少なくとも一方が室温で液体で
あり、（Ｅ）成分が室温で液体であり、各成分の配合割
合が重量比で、 （Ｃ）成分／組成物全量＝０．６０〜０．９５ （Ａ）成分／（Ｂ）成分＝０．７６〜１．４３ （Ｅ）成分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．０１〜
０．３である半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物、お
よび、半導体素子が前記液状エポキシ樹脂組成物により
封止されてなる半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の封
止に使用される液状エポキシ樹脂組成物と、これを用い
て封止されてなる半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来エポキシ樹脂組成物は、優れた電気
的性能と接着力を有するため、電気・電子分野の種々の
用途に使用されている。特に半導体素子の封止には高い
封止信頼性が確保できるため、封止材料として粉粒状の
成形材料や液状のポッティング材料が広く使われてい
る。

【０００３】近年の電子機器のモバイル化、高機能化に
伴い、半導体パッケージの高集積化、高密度化、薄型
化、軽量化が必要になってきており、これらの要求に対
応して、エリアアレイ接続で高密度化を達成したＢＧＡ
（ボール・グリッド・アレイ）、ＣＳＰ（チップ・スケ
ール・パッケージ）、ＭＣＭ（マルチ・チップ・モジュ
ール）などの新しい半導体パッケージ形態が登場してき
ている。

【０００４】これらの新しい半導体パッケージの封止に
は、従来の粉粒状の封止材を用いた金型成形方式では薄
型化に限界があると共に、多ワイヤー数に起因するワイ
ヤースイープなどの問題があるため、液状の封止材が使
用され始めている。また、金型成形方式は、品種ごとに
高価な金型を必要とするためコストアップを招くと共
に、ＢＧＡ基板上の微細回路を金型で切断してしまうお
それがあるため、液状の封止材を用いて金型を使用せず
に封止をする液状封止方式が有利となっている。

【０００５】このようなメリットを有する液状封止方式
であるが、使用される液状封止材は封止作業性や信頼性
の点で、金型成形される粉粒状封止材に比べて劣ってい
るという欠点があった。それは、粉粒状封止材では硬化
剤としてフェノール系硬化剤を用いるため、耐湿信頼性
試験をした場合に加水分解しにくい、また素子との接着
力が高いという特徴に起因するものである。また、一般
的にトランスファー成形方式を行うために用いる封止材
料は常温では固型（粉粒状）であり、フィラーの高充填
化や樹脂の高Ｔｇ化が可能であるため、優れた半田耐熱
性や耐ヒートショック性が発揮できる。

【０００６】それに対して従来の液状封止材は、常温で
は液状であること、さらには一液性でロングポットライ
フであること、という制約があるために、用いられる硬
化剤および硬化促進剤の選定が限られており、一般的に
はアミン系や酸無水物が用いられている。しかし、アミ
ン系の硬化剤のうち、液状の芳香族アミン類はエポキシ
との反応性が高すぎてポットライフが短く、Ｄｉｃｙ
（ジシアンジアミド）に代表される固形アミン類は粘度
が高いという欠点を有する。また、吸湿率が高く電気特
性にも劣っている。一方、酸無水物硬化剤は、硬化物の
架橋構造中のエステル構造が加水分解し易いため、耐湿
信頼性に劣ると共に、化学的な接着力も低いため耐熱信
頼性も低い傾向にあった。また、金型成形される粉粒状
封止材において用いられているフェノール系の硬化剤は
常温で固体であり、液状エポキシと併用すると非常に高
粘度となるため、フィラーを配合した液状封止材用途に
用いることは難しい。溶剤を添加して低粘度化を図るこ
ともできるが、溶剤に起因して硬化物中にボイドが発生
しやすく、外観不良や信頼性劣化が生じ、金型成形され
る粉粒状封止材並みの特性を発揮することは難しい。

【０００７】このような事情から、液状封止方式に対応
して、封止作業性が良好で、かつ金型成形される粉粒状
封止材と同等以上の封止信頼性を発揮しうる液状封止材
が強く望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
を踏まえてなされたものであり、常温で液状で低粘度で
取扱性に優れ、ポットライフが長いという従来の液状封
止材の利点を失うことなく、しかも、半導体の耐湿およ
び耐熱信頼性に優れた硬化物を得ることができる半導体
封止用の液状エポキシ樹脂組成物を提供することを課題
とする。また、このような液状エポキシ樹脂組成物を用
いて封止してなる半導体装置を提供することも課題とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にかかる半導体封止用の液状エポキシ樹脂組
成物は、（Ａ）シアン酸エステル、（Ｂ）エポキシ樹
脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）金属キレートおよび／ま
たは金属塩、および（Ｅ）酸無水物を含み、（Ａ）成分
および（Ｂ）成分の少なくとも一方が室温で液体であ
り、（Ｅ）成分が室温で液体であり、各成分の配合割合
が重量比で、 （Ｃ）成分／組成物全量＝０．６０〜０．９５ （Ａ）成分／（Ｂ）成分＝０．７６〜１．４３ （Ｅ）成分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．０１〜
０．３である、ことを特徴とする。また、本発明にかか
る半導体装置は、半導体素子が前記液状エポキシ樹脂組
成物により封止されてなるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂組成物は、
シアン酸エステルとエポキシ樹脂とをベースとするもの
であり、（Ａ）シアン酸エステル、（Ｂ）エポキシ樹
脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）金属キレートおよび／ま
たは金属塩、および（Ｅ）液状酸無水物を含むものであ
る。

【００１１】本発明では、樹脂組成物を液状とするため
に（Ａ）成分と（Ｂ）成分を混合した場合に、室温で液
状であることが必要である。そのため、（Ａ）成分およ
び（Ｂ）成分の少なくとも一方が室温で液体であること
が必要である。（Ａ）成分のシアン酸エステルは、シア
ネート基（−ＯＣＮ基）を有する化合物である。（Ａ）
成分のシアン酸エステルとしては、具体的には、室温下
で液状である４，４′−エチリデンビスフェニレンシア
ネート（Ａ１）や、結晶性で室温では固体の２，２−ビ
ス（４−シアナトフェニル）プロパン、ビス（４−シア
ナト−３，５−ジメチルフェニル）メタン、ビス（４−
シアナト−フェニル）チオエーテル、などのシアン酸エ
ステルポリマー及びこれらのモノマーを予備反応させて
プレポリマー化させた重合物が例示できる。これらの中
から（Ｂ）成分のエポキシ樹脂と混合した場合に、室温
で液状となるようなものを使用することができる。

【００１２】本発明では、特に（Ａ）成分として４，
４′−エチリデンビスフェニレンシアネート（Ａ１）を
含むことが好ましい。４，４′−エチリデンビスフェニ
レンシアネート（Ａ１）は、下記化学式で示されるよう
に、

【００１３】

【化１】

【００１４】ビスフェノールＥ骨格の両端にシアネート
基を有する構造であり、室温で１００ｃｐｓ（センチポ
イズ）前後の液体である。他のシアン酸エステル（例え
ば、上記したビスフェノールＡ骨格の２，２−ビス（４
−シアナトフェニル）プロパンや、ジメチルフェニル骨
格のビス（４−シアナト−３，５−ジメチルフェニル）
メタンなど）は、非常に結晶性に富んでおり、単体では
室温で固体である。これらの結晶性のシアン酸エステル
は、液状エポキシ樹脂に加熱溶解して液状化しても冷却
後に結晶が析出して固化しやすいという欠点がある。し
かしながら、ビスフェノールＥ骨格の４，４′−エチリ
デンビスフェニレンシアネート（Ａ１）と併用すること
で、固化を防止できることを見出したものである。

【００１５】本発明において、４，４′−エチリデンビ
スフェニレンシアネート（Ａ１）の配合割合は、重量比
で、（Ａ１）／（Ａ）成分＝０．１〜１であることが好
ましく、０．５〜１であることがより好ましく、０．７
〜１であることがさらに好ましい。前記配合割合が０．
１より少ない場合は、結晶性のシアン酸エステルの固化
を防止することが困難となる。

【００１６】（Ｂ）成分のエポキシ樹脂は、分子内に２
個以上のグリシジル基を有する化合物である。（Ｂ）成
分のエポキシ樹脂としては、室温で液状のものを使用す
ることが好ましく、単一で用いても良いし、液状と液
状、または液状と固形のエポキシ樹脂の混合物であって
もよい。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、グリシジルエス
テル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル
型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、複素環型
エポキシ樹脂などが例示できるが、これらに限定される
ものではない。これらのエポキシ樹脂の中でも特に、分
子蒸留によって得られる、下式におけるｎが０〜１のビ
スフェノールＡおよびビスフェノールＦ型エポキシ樹脂
が、低粘度でかつイオン性不純物が非常に少なく、好ま
しい。

【００１７】

【化２】

【００１８】（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合割合として
は、硬化物の物性および封止信頼性の点から、重量比
で、（Ａ）成分／（Ｂ）成分＝０．７６〜１．４３であ
り、０．９１〜１．４３であることが好ましく、０．９
１〜１．２５であることがより好ましい。シアン酸エス
テルは、金属触媒の存在下で単独で３量化反応を起こ
し、トリアジン環を形成することが知られている。しか
し、この反応は１８０℃以上の高温での反応が主体であ
る。また、シアン酸エステルとエポキシ樹脂の複合樹脂
系ではシアネート基とエポキシ基の反応も起こるため、
複数の反応が競争反応として起こるものと推察される。
（Ａ）成分／（Ｂ）成分が１．４３より大きいとエポキ
シ樹脂が不足して１６０℃以下での硬化の場合には反応
しきれなかったシアネート基が残存してしまう。未反応
のシアネート基は、ＰＣＴ（プレッシャークッカーテス
ト）等の耐湿信頼性試験の際、加水分解してカルバメー
ト基となり、さらには脱炭酸反応を起こしてしまい、耐
湿信頼性不良を引き起こしてしまう。逆に（Ａ）成分／
（Ｂ）成分が０．７６より小さいとエポキシ樹脂過剰と
なるために未反応のエポキシ基が残存する。残留した未
反応エポキシ基は硬化物の架橋密度を低下させ、ガラス
転移温度の低下や吸湿率の上昇を引き起こす。そのた
め、硬化物の熱膨張率が大きくなり、ヒートサイクルや
リフロー信頼性の悪化を引き起こす要因となる。

【００１９】（Ｃ）成分の無機充填材としては、結晶シ
リカ、溶融シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、酸化亜
鉛などを用いることができる。特に溶融シリカは、半導
体チップ表面のパッシベーション膜への傷つけ防止のた
めに、角がないもの、又は球状のものが望ましく、ま
た、その大きさは最大粒径が１００μｍ以下であること
が望ましいが、これに限定されるものではない。

【００２０】（Ｃ）成分の配合割合は、重量比で、
（Ｃ）成分／組成物全量＝０．６０〜０．９５であるこ
とが好ましく、０．７０〜０．９０であることがより好
ましく、０．７５〜０．８５であることがさらに好まし
い。（Ｃ）成分の配合割合が０．６０より少ない場合
は、樹脂成分の比率が高くなるために半導体封止時の樹
脂組成物の収縮量が大きくなり、また熱膨張率も大きく
なるために基板の反り量が大きくなったり、熱ストレス
をかけた際のチップクラック等の不良が発生し易くな
る。また、吸湿率も大きくなるため、リフロー時のクラ
ックの原因ともなる。（Ｃ）成分の配合割合が０．９５
より多い場合は、液体成分が不足して粘度が高くなり、
液体としての取り扱いが難しく封止が行えない。

【００２１】（Ｄ）成分の金属キレートおよび／または
金属塩は、（Ａ）成分のシアン酸エステルの硬化触媒で
ある。金属キレートとしては、具体的には、１〜６また
はそれ以上のキレート環を有する非イオン型またはイオ
ン型の金属キレートを挙げることができ、金属として、
鉄、コバルト、亜鉛、スズ、アルミニウム、マンガンな
どが例示できる。金属キレートの配位子としては、アセ
チルアセトナート、サリチルアルデヒド、ベンゾイルア
セトンなどが例示できる。また、金属塩としては、ナフ
テン酸塩、オクテン酸塩等を例示できる。

【００２２】本発明では、（Ｄ）成分として、鉄（III
）のキレート（Ｄ１）や、コバルト（III ）のキレー
ト（Ｄ２）を用いることで、以下のような効果を得るこ
とができる。シアン酸エステルは金属キレートを核とし
て約１８０℃以上の高温で３量化反応を起こしトリアジ
ン骨格を形成することが知られており、各種の金属キレ
ートがシアン酸エステルの単独硬化の触媒となることは
公知である。硬化触媒のシアネート基の吸引が金属の種
類によって異なるため、この３量化反応の速さは用いる
金属キレートにより異なっており、一般的には、亜鉛、
スズ、銅、マンガン、チタニウム、アルミニウム等の金
属キレートが知られている。しかしながら、本発明のよ
うに樹脂成分としてシアン酸エステルの他にエポキシ樹
脂をも含む場合には、反応機構は非常に複雑となる。シ
アネート基の３量化反応と並行してシアネート基とエポ
キシ基とが反応してオキサゾリン骨格を形成する反応も
起こるためである。

【００２３】後述するようにエポキシ樹脂組成物に低弾
性化成分としてゲル状シリコーン樹脂が含まれる場合、
このゲル状シリコーン樹脂を含む樹脂系はチクソトロピ
ーな粘性を示す傾向にある。チクソトロピーな液状物は
表面張力が大きいため凸な形状になりやすく、そのた
め、半導体パッケージの封止用途のうちキャビティダウ
ンタイプのＢＧＡ等のように、封止樹脂の形状がフラッ
トな形状になる必要のあるパッケージ用の封止材として
は不利である。しかしながら、このとき金属キレートと
して鉄（III ）キレート（Ｄ１）を用いることでチクソ
トロピーが非常に小さくなり、高流動性を示すようにな
る。金属キレートの配位子としては、特に限定されず、
アセチルアセトナート、サリチルアルデヒド、ベンゾイ
ルアセトンなどが例示できる。硬化触媒の使用量はシア
ン酸エステルの量に依存するため、重量比で、（Ｄ１）
／（Ａ）成分＝０．０００１〜０．０１であることが好
ましく、０．０００５〜０．００５であることがより好
ましく、０．００１〜０．００３であることがさらに好
ましい。硬化触媒の使用量が上記範囲にあることで、良
好な硬化性とロングポットライフを示す。

【００２４】一方、ＣＯＢ（チップオンボード）パッケ
ージのように、チップの周辺にダム等がない場合には、
狭い面積を効率良く封止するために、逆に封止樹脂が高
チクソトロピー性で極力流動しないことが求められる。
流動してしまうとチップやワイヤーが露出して不良の原
因となるためである。この場合、金属キレートとしてコ
バルト（III ）のキレート（Ｄ２）を用いることで、高
チクソトロピー性が実現できる。金属キレートの配位子
としては、特に限定されず、アセチルアセトナート、サ
リチルアルデヒド、ベンゾイルアセトンなどが例示でき
る。硬化触媒の使用量はシアン酸エステルの量に依存す
るため、重量比で、（Ｄ２）／（Ａ）成分＝０．０００
１〜０．０１であることが好ましく、０．０００５〜
０．００５であることがより好ましく、０．００１〜
０．００３であることがさらに好ましい。硬化触媒の使
用量が上記範囲にあることで、良好な硬化性とロングポ
ットライフを示す。

【００２５】（Ｅ）成分の酸無水物は、（Ａ）成分のシ
アン酸エステルと（Ｂ）成分のエポキシ樹脂との反応の
助硬化剤である。酸無水物を併用することで、エポキシ
樹脂組成物のチクソトロピー性を下げることが可能とな
り、封止時の流動性向上に大きな効果が見られる。本発
明のエポキシ樹脂組成物は液状であるため、（Ｅ）成分
の酸無水物も室温で液体である必要がある。

【００２６】（Ｅ）成分の配合割合としては、（Ｅ）成
分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．０１〜０．３で
あり、０．０５〜０．２であることが好ましく、０．１
０〜０．１５であることがより好ましい。（Ｅ）成分の
配合割合が０．０１よりも少ないと上記効果が得られに
くい。（Ｅ）成分の配合割合が０．３よりも多いと、反
応性が低下するとともに耐湿信頼性が悪化する。なお、
（Ｅ）成分の酸無水物と（Ｂ）成分のエポキシ樹脂のみ
ではほとんど反応は起こらないが、（Ａ）成分のシアン
酸エステルと（Ｄ）成分の金属キレートおよび／または
金属塩とを含む系では良好な反応性を示すことを見出し
た。その反応機構の詳細は不明であるが、シアン酸エス
テルとエポキシ樹脂との反応でオキサゾリンが生成する
過程での水酸基および活性水素が酸無水物との反応を促
進すると推測される。

【００２７】本発明のエポキシ樹脂組成物では、さらに
（Ｆ）成分としてゲル状シリコーン樹脂を含むことがで
きる。封止材は、プリント回路基板上にＢＧＡやＣＳＰ
等の半導体チップを実装した上にオーバーコート封止し
て用いられるが、封止樹脂の弾性率が高いと基板の反り
が大きくなってしまい、実用化できなくなってしまう。
そのため、低弾性化剤としてゲル状シリコーン樹脂を含
むことが好ましい。

【００２８】一般的な低弾性化剤として、ポリブタジエ
ン系ラバー、シリコーンパウダー、シリコーンオイル等
が知られている。しかしながら、これらは次のような欠
点を有する。ポリブタジエン系ラバーは二重結合の熱劣
化（酸化）に起因して、長期耐熱性が低い。シリコーン
系樹脂は熱的には安定しており優れているが、パウダー
タイプでは粒子の凝集および液体の上層への浮き上が
り、分離の問題がある。また、粘度が高くなって均一分
散できないために低弾性効果が少ない。シリコーンオイ
ルは、エポキシ樹脂との相溶性が悪い上に比重が小さい
ため封止材の上部に相分離しやすい。また、封止材とパ
ッケージ基板との界面にブリードアウトしやすく、その
成分が離型剤的に働くため接着力が低下し、界面剥離の
原因となり易い。

【００２９】これに対して、本発明で（Ｆ）成分として
使用するゲル状シリコーン樹脂は、パウダーとオイルの
中間に位置するものである。ゲル状シリコーン樹脂の構
成成分の主剤であるシリコーンオイルと硬化剤のシリコ
ーンオイルを混合し、これをエポキシ樹脂を加温した中
に加え、ミキサー等で強いシェアをかけながら攪拌し、
ゲル成分を微細分散させることで海島構造を形成するこ
とができる。これにより、粒子の凝集や上層への浮き上
がり、相分離の問題を起こすことなく、効果的に低弾性
効果を発揮することができる。海島構造の島のサイズは
１０μｍ以下が望ましく、そのためには、（Ｆ）成分の
配合割合は、重量比で、（Ｆ）成分／（組成物全量−
（Ｃ）成分）＜０．３であることが好ましく、０．２未
満であることがより好ましい。（Ｆ）成分の配合割合が
０．３以上の場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高くな
り取扱性が悪化する。

【００３０】（Ｆ）成分のゲル状シリコーン樹脂として
は、下記式で表されるシリコーン重合体と、自硬化性シ
リコーンゴムあるいはゲルとからなることが好ましい。

【００３１】

【化３】

【００３２】上式において、Ｒはメチル基、エチル基等
のアルキル基あるいはフェニル基を表す。Ｘはポリオキ
シエチレン基、ポリオキシプロピレン基、あるいはこれ
らの共重合基等のポリオキシアルキレン基含有基を表
す。ｌ，ｍ，ｎは１以上の整数である。ｌ／（ｌ＋ｍ＋
ｎ）＝０．０５〜０．９９が好ましく、ｍ／（ｌ＋ｍ＋
ｎ）＝０．００１〜０．５が好ましく、ｎ／（ｌ＋ｍ＋
ｎ）＝０．００１〜０．８が好ましい。このシリコーン
重合体はブロック共重合体であっても、ランダム共重合
体であってもよい。

【００３３】自硬化性シリコーンゴムあるいはゲルとし
ては、ＳｉＨ基が付加反応できるビニル基等を含有して
いれば良く、付加反応タイプのものが好ましい。１液
系、多成分系は問わない。このシリコーン重合体を含有
させることによって自硬化性シリコーンゴムあるいはゲ
ルの分散を助け、微細な海島構造を形成させることがで
きる上、一部は自硬化性シリコーンゴムあるいはゲルと
の反応も期待される。

【００３４】本発明のエポキシ樹脂組成物では、さらに
（Ｇ）成分としてチタネート系カップリング剤を含むこ
とができる。一般的にはエポキシ樹脂封止材のカップリ
ング剤としては、エポキシシランやアミノシラン等の核
金属としてＳｉを有するシランカップリング剤が用いら
れる。しかしながら、シアン酸エステルとエポキシ樹脂
を含む系においては、核金属としてＴｉを有するチタネ
ート系カップリング剤を用いることで、流動性の向上と
低温速硬化性を発現することができることを本発明者ら
は見出した。（Ｇ）成分の配合割合は、重量比で、
（Ｇ）成分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．００１
〜０．１であることが好ましく、０．００５〜０．０５
であることがより好ましく、０．０１〜０．０３である
ことがさらに好ましい。この配合割合が０．００１未満
の場合、（Ｇ）成分の添加効果が得られにくい。０．１
を越える場合、硬化物の架橋密度が低下し、信頼性が悪
化する。また、ポットライフが短くなってしまう。

【００３５】さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物に
は、必要に応じて、難燃剤、顔料、染料、離型剤、消泡
剤、界面活性剤、イオントラップ剤、希釈剤、Ｓｉ系カ
ップリング剤等を添加することができる。本発明のエポ
キシ樹脂組成物は、前述した各成分をミキサー、ブレン
ダー等によって均一に混合したのち、ロール、ニーダー
等によって混練し、最終真空脱泡することで製造するこ
とができる。成分の配合順序は特に制限はない。

【００３６】このようにして得られた液状のエポキシ樹
脂組成物は、金型を用いることなく液状封止により、半
導体素子を封止することができ、これにより本発明の半
導体装置を得ることができる。

【００３７】

【実施例】以下に実施例によりさらに詳細に本発明を説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 （１）実施例、比較例で使用した化合物は以下のとおり
である。 ［（Ａ）成分：シアン酸エステル］ 「Ｌ１０」（旭チバ（株）製ＡｒｏＣｙ Ｌ−１０） ４，４′−エチリデンビスフェニレンシアネート （ビスフェノールＥ骨格を有し、室温で液体） 「Ｂ１０」（旭チバ（株）製ＡｒｏＣｙ Ｂ−１０） ２，２−ビス（４−シアナトフェニル）プロパン （ビスフェノールＡ骨格を有し、室温で固体） 「Ｍ３０」（旭チバ（株）製ＡｒｏＣｙ Ｍ−３０） （ビスフェノールＦ骨格を有し、室温で固体） ［（Ｂ）成分：エポキシ樹脂］ 「ＹＤ８１２５」（東都化成（株）製） エポキシ当量１７５，２５℃における粘度４０ポイズの
分子蒸留タイプのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 「エピコート８２８」（油化シェル（株）製） ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 ［（Ｃ）成分：無機充填材］ 市販の球状溶融シリカを用いた。 ［（Ｄ）成分：金属キレートおよび／または金属塩］ 鉄（III ）アセチルアセトン （ＣＨ₃ＣＯＣ
ＨＣＯＣＨ₃）₃Ｆｅ コバルト（III ）アセチルアセトン （ＣＨ₃ＣＯＣ
ＨＣＯＣＨ₃）₃Ｃｏ ナフテン酸マンガン ［（Ｅ）成分：酸無水物］ 「Ｂ６５０」（大日本インキ化学工業（株）製エピク
ロンＢ６５０） メチルヘキサヒドロフタル酸無水物，分子量１６８ 「Ｂ５７０」（大日本インキ化学工業（株）製） メチルテトラヒドロフタル酸無水物 ［（Ｆ）成分：ゲル状シリコーン樹脂］ＸＥ５８１８
（東芝シリコーン（株）製ＲＴＶシリコーン樹脂）を用
いた。

【００３８】これをエポキシ樹脂「ＹＤ８１２５」の中
へ所定量添加し、ディスパーにて８０℃３時間加熱分散
し、作製した。 ［（Ｇ）成分：カップリング剤］ 「ＫＲ−ＴＴＳ」（味の素ファインテクノ（株）製プ
レンアクトＫＲ−ＴＴＳ） 下記化学式で示されるチタネート系カップリング剤

【００３９】

【化４】

【００４０】比重０．９５，赤褐色の液体 「Ａ１８７」（日本ユニカー（株）製） 下記化学式で示されるエポキシシラン系カップリング剤

【００４１】

【化５】

【００４２】（２）エポキシ樹脂組成物の作製 表１〜４に示した配合割合（重量部）で、各原料を配合
し、ミキサーで均一に混合した後、真空脱泡して液状エ
ポキシ樹脂組成物を得た（実施例１〜２３、比較例１〜
６）。 （３）性能評価 （２）で得られた各エポキシ樹脂組成物を用いて、各種
液体性状および硬化性、物性を測定した。また、回路基
板上に搭載、ワイヤーボンディングされたシリコンチッ
プを封止し、１２０℃で１時間加熱後、１５０℃で３時
間加熱して硬化させた。これを用いて各種信頼性評価も
行った。

【００４３】各性能の評価方法は次のとおりである。 粘度 得られた液状エポキシ樹脂組成物の２５℃での粘度（初
期の粘度）をＢ型粘度 計を用いて測定した。 チクソトロピー性 の粘度測定方法において、粘度計ローターの回転数の
比が１／１０になる値での粘度を求めて、低速での粘度
を高速の粘度で割って算出した値を使用した。 ポットライフ 得られた液状エポキシ樹脂組成物を５℃で１ヶ月間保存
後の２５℃での粘度をＢ型粘度計を用いて測定し、この
１ヶ月間保存後の粘度を上記の初期の粘度で割って算出
した値を使用した。 ゲルタイム １５０℃に保った熱盤上に得られた液状エポキシ樹脂組
成物を０．５ｇ塗下し、スパチュラで混ぜながら糸引き
がなくなるまでの時間を測定した。 反り量 フラットなガラスエポキシ基板（厚み０．５ｍｍ）の３
５×３５ｍｍの周囲にシリコーンゴム製ダム（高さ１ｍ
ｍ）を形成し、内部に２．０ｇの液状エポキシ樹脂組成
物を塗布し、硬化する。硬化した基板の反り量を表面粗
さ計にて測定した。 流動高さ フラットなセラミック基板を７０℃の熱盤上に設置し、
得られた液状エポキシ樹脂組成物を０．６５ｇ塗布し、
５分間放置後硬化する。この硬化物の高さを測定した。 ＰＣＴ信頼性 ガラスエポキシ基板上に実装搭載した９ｍｍ×９ｍｍの
シリコンチップ（３μｍ幅Ａｌパターン回路）を、液状
エポキシ樹脂組成物を用いて封止、加熱硬化して得られ
たテストボードを１２１℃、２気圧、相対湿度１００％
のＰＣＴ（プレッシャークッカーテスト）条件で処理
し、回路の不良発生までの時間を評価した。なお、ｎ＝
１０で実施した。 ＴＣＴ信頼性 と同様のテストボードを、気相で−５５℃で３０分、
室温で５分、１２５℃で３０分の温度サイクルを１サイ
クルとして処理し、１０００サイクル処理した。１００
０サイクル処理終了時点での発生不良の率を求めた。な
お、ｎ＝１０で実施した。 リフロー信頼性 と同様のテストボードを、３０℃、相対湿度６０％の
恒温槽中に１９２ｈ放置し吸湿させる。その後、赤外線
リフロー炉（ピーク温度２４０℃、１０秒）を２回処理
して、そのときの発生不良の率を求めた。なお、ｎ＝１
０で実施した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】

【発明の効果】請求項１〜６の発明にかかるエポキシ樹
脂組成物は、常温で液状で低粘度で取扱性に優れ、ポッ
トライフが長いという従来の液状封止材の利点を有しな
がら、しかも、半導体の耐湿および耐熱信頼性に優れた
硬化物を得ることができる。請求項２の発明のエポキシ
樹脂組成物によれば、室温で液状の４，４′−エチリデ
ンビスフェニレンシアネートを特定割合で含むので、た
とえ室温で固体のシアン酸エステルと併用したとして
も、樹脂組成物の固化を防止することができる。

【００４９】請求項３の発明のエポキシ樹脂組成物によ
れば、ゲル状シリコーン樹脂を特定割合で含むので、粒
子の凝集や上層への浮き上がり、相分離の問題を起こす
ことなく、低弾性化を実現できる。請求項４の発明のエ
ポキシ樹脂組成物によれば、鉄（III ）キレートを含む
ので、チクソトロピーが非常に小さくなり、高流動性を
示す。そのため、ＢＧＡ等のように封止樹脂の形状がフ
ラットな形状になる必要のある用途で有利である。

【００５０】請求項５の発明のエポキシ樹脂組成物によ
れば、コバルト（III ）キレートを含むので、高チクソ
トロピー性が実現できる。そのため、ＣＯＢパッケージ
のように、チップの周辺にダム等がない場合に有利であ
る。請求項６の発明のエポキシ樹脂組成物によれば、チ
タネート系カップリング剤を含むので、流動性の向上と
低温速硬化性を実現することができる。

【００５１】請求項７の発明にかかる半導体装置は、上
記本発明にかかるエポキシ樹脂組成物を使用して半導体
封止を液状封止方式で行うため、半導体パッケージの高
集積化、高密度化、薄型化、軽量化が可能で、しかも、
半導体の耐湿および耐熱信頼性に優れている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/31 //(Ｃ０８Ｌ 63/00 83:04） (72)発明者 北村 賢次 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 CD021 CD041 CD051 CD071 CD081 CD111 CD121 DE107 DE147 DE237 DJ017 EG018 EG088 EL139 ER006 EZ008 FD017 FD148 FD159 GQ05 4J036 AC15 AD08 AD09 AF05 AF06 AF10 AG03 AJ09 DB15 DC32 FA03 FA05 FA10 FB16 JA07 KA07 4M109 AA01 BA04 CA05 EA02 EA03 EA04 EA06 EA10 EB04 EB06 EB07 EB08 EB09 EB12 EB19 EC01 EC03 EC05 EC20

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）シアン酸エステル、（Ｂ）エポキ
   シ樹脂、（Ｃ）無機充填材、（Ｄ）金属キレートおよび
   ／または金属塩、および（Ｅ）酸無水物を含むエポキシ
   樹脂組成物において、 （Ａ）成分および（Ｂ）成分の少なくとも一方が室温で
   液体であり、 （Ｅ）成分が室温で液体であり、 各成分の配合割合が重量比で、 （Ｃ）成分／組成物全量＝０．６０〜０．９５ （Ａ）成分／（Ｂ）成分＝０．７６〜１．４３ （Ｅ）成分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．０１〜
   ０．３である、ことを特徴とする半導体封止用液状エポ
   キシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 前記（Ａ）成分として４，４′−エチリ
   デンビスフェニレンシアネート（Ａ１）を含み、その配
   合割合が重量比で、（Ａ１）／（Ａ）成分＝０．１〜１
   である、請求項１記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂
   組成物。
3. 【請求項３】 さらに（Ｆ）成分としてゲル状シリコー
   ン樹脂を含み、その配合割合が重量比で、（Ｆ）成分／
   （組成物全量−（Ｃ）成分）＜０．３である、請求項１
   または２記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
4. 【請求項４】 前記（Ｄ）成分として、鉄（III ）キレ
   ート（Ｄ１）を含み、その配合割合が重量比で、（Ｄ
   １）／（Ａ）成分＝０．０００１〜０．０１である、請
   求項３記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組成物。
5. 【請求項５】 前記（Ｄ）成分として、コバルト（III
   ）キレート（Ｄ２）を含み、その配合割合が重量比
   で、（Ｄ２）／（Ａ）成分＝０．０００１〜０．０１で
   ある、請求項３記載の半導体封止用液状エポキシ樹脂組
   成物。
6. 【請求項６】 さらに（Ｇ）成分としてチタネート系カ
   ップリング剤を含み、その配合割合が重量比で、（Ｇ）
   成分／（組成物全量−（Ｃ）成分）＝０．００１〜０．
   １である、請求項１から５のいずれかに記載の半導体封
   止用液状エポキシ樹脂組成物。
7. 【請求項７】 半導体素子がエポキシ樹脂組成物により
   封止されてなる半導体装置において、前記エポキシ樹脂
   組成物として請求項１から６のいずれかに記載の半導体
   封止用液状エポキシ樹脂組成物が用いられることを特徴
   とする半導体装置。